JP2007127148A

JP2007127148A - ピストン軸受

Info

Publication number: JP2007127148A
Application number: JP2005318208A
Authority: JP
Inventors: Rie Saito; 理恵齋藤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】偏荷重によって傾斜した状態でも良好な摺動性、密封性及び耐久性を維持し得るピストン軸受を提供する。
【解決手段】ピストン本体１１の外周面に、この外周面に形成された複数条の環状突条１１ａ_１〜１１ａ_５と嵌合した状態で装着された低摩擦合成樹脂からなるピストン軸受１２において、このピストン軸受１２の外周面は、軸方向中間部１２ａが最も大径であり、そこから軸方向両側へ向けて漸次小径になるように傾斜又は湾曲した面１２ｂ，１２ｃをなす。このため、ピストン装置１０が偏荷重によって傾斜した場合、シリンダの内周面に対するピストン軸受１２の接触面が、軸方向中間部１２ａから小径側の傾斜又は湾曲した面１２ｂ，１２ｃへ移動するので、局部的な面圧の増大が緩和又は防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧緩衝器やコンプレッサ等、流体圧シリンダ装置に用いられるピストン軸受に関する。

自動車の懸架装置における油圧緩衝器（ショックアブソーバ）に用いられるピストン装置としては、例えば下記の特許文献１に開示されたように、ピストン本体の外周面に、低摩擦係数の合成樹脂材料からなるピストン軸受を一体的に設けたものがある。
特開２００２−２９５６７７号公報

図４は、特許文献１と同様の構造を有する従来のピストン装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。すなわちこのピストン装置１００において、参照符号１１０は、ピストン本体、参照符号１２０はピストン本体１１０の外周面に一体的に設けられ、低摩擦係数の合成樹脂材料であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるピストン軸受である。ピストン軸受１２０は、複数条の環状突条１１１と環状溝１１２が交互に形成されたピストン本体１１０の外周面に圧着された円筒状の軸受部１２１と、その軸方向一端からテーパ状に開くように延在されたスカート部１２２とを備える。なお、参照符号１１３はピストンロッド（後述する図５の符号１３０参照）との結合孔、１１４は不図示の減衰弁用オリフィス孔である。

ピストン軸受１２０の軸受部１２１は、シリンダ２００の内周面と低摩擦で摺接して当該ピストン装置１００の軸方向往復移動を円滑にするものであり、スカート部１２２の先端外周面がシリンダ２００の内周面と密接することによって、当該ピストン装置１００の軸方向両側の高圧空間と大気圧空間との間をシールするものである。

この種のピストン装置１００は、シリンダ２００との間に偏荷重がかかってピストン装置１００が傾斜することがある。図５は、このような偏荷重によってピストン装置１００が傾斜した状態を誇張して示す説明図、図６はピストン軸受１２０に損傷を生じた状態を示す説明図である。上述の構成を備える従来のピストン装置１００によれば、図５に示されるように、偏荷重によってピストン装置１００が傾斜した場合、スカート部１２２が円周方向１箇所（図中Ａ部）でシリンダ２００の内周面に強く押し付けられた状態で軸方向へ往復摺動するので、前記Ａ部が、図６に示されるように潰されてシール機能が損なわれてしまい、偏荷重が大きい場合は、Ａ部が破損するおそれもあることが指摘される。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、偏荷重によって傾斜した状態でも良好な摺動性、密封性及び耐久性を維持し得るピストン軸受を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明は、ピストン本体の外周面に、この外周面に形成された複数条の環状突条と嵌合した状態で装着された低摩擦合成樹脂からなるピストン軸受において、このピストン軸受の外周面は、軸方向中間部が最も大径であって、そこから軸方向両側へ向けて漸次小径になるように傾斜又は湾曲した面をなすことを特徴とするものである。

このように構成されたピストン軸受は、その最大径部である軸方向中間部でシリンダの内周面と密接され、滑り軸受機能及びシール機能を奏する。また、このピストン軸受を装着したピストン本体が偏荷重によって傾斜した場合は、シリンダの内周面に対するピストン軸受の接触面が、軸方向中間部から小径側の傾斜又は湾曲した面へ移動するので、局部的な面圧の増大が緩和又は防止される。

請求項２の発明に係るピストン軸受は、ピストン軸受の軸方向中間部の内周に位置する環状突条が最も大径であって、軸方向両端に近い環状突条ほど小径に形成されたピストン本体の外周面に装着されたことを特徴とすることを特徴とするものである。

このように構成すれば、ピストン軸受を装着したピストン本体が偏荷重によって傾斜して、シリンダの内周面に対するピストン軸受の接触面が、軸方向中間部から小径側の傾斜又は湾曲した面へ移動した場合に、シリンダの内周面とピストン本体の環状突条との間で圧縮を受けるピストン軸受の圧縮率が全周で均一化され、局部的な面圧の増大が一層確実に緩和又は防止される。

請求項１の発明に係るピストン軸受によれば、ピストン本体が偏荷重によって傾斜しても、シリンダの内周面に対するピストン軸受の接触面における局部的な面圧の増大が緩和又は防止されるので、ピストン軸受の損傷が防止され、良好な摺動性及び密封性が維持される。

加えて、請求項２の発明に係るピストン軸受によれば、請求項１による効果を一層確実に実現することができる。

図１は、本発明に係るピストン軸受の好ましい実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。この実施の形態によるピストン軸受１２は、ピストン本体１１の外周面に一体的に設けられることによって、ピストン装置１０を構成している。

ピストン本体１１は、金属あるいは硬質の合成樹脂等からなるものであって、外周面に、円周方向へ連続した複数条の環状突条１１ａ（１１ａ_１〜１１ａ_５）と環状溝１１ｂが軸方向交互に形成されている。また、１１ｃはピストンロッドとの結合孔、１１ｄは不図示の減衰弁用オリフィス孔である。

本発明に係るピストン軸受１２は、低摩擦係数の合成樹脂材であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるものであって、内周がピストン本体１１の環状突条１１ａ（１１ａ_１〜１１ａ_５）及び環状溝１１ｂと嵌合密着した状態で、前記ピストン本体１１の外周面に装着されている。また、ピストン軸受１２の外周面は、軸方向中間部１２ａが最も大径であって、その軸方向両側は、両端へ向けて漸次小径になるように傾斜した円錐面１２ｂ，１２ｃをなしている。好ましくは、この円錐面１２ｂ，１２ｃは、ピストン装置１０の軸心Ｏと、これに直交して軸方向中間部１２ａを通る平面との交点Ｐ（偏荷重により傾斜した時の傾斜中心に相当）を中心とする球面に対して、図示の断面上で接線をなすように形成する。

ピストン本体１１の外周面に形成された環状突条１１ａは、真中の環状突条１１ａ_３が最も大径であって、ピストン軸受１２の最大径部である軸方向中間部１２ａの内周に位置している。そして、その軸方向両側に隣接する環状突条１１ａ_２，１１ａ_４は、前記真中の環状突条１１ａ_３よりも僅かに小径であり、この環状突条１１ａ_２，１１ａ_４に真中の環状突条１１ａ_３と反対側に隣接する環状突条１１ａ_１，１１ａ_５は、更に小径に形成されている。すなわち、環状突条１１ａの外径は、軸方向両端に近いものほど小径となっている。

なお、環状突条１１ａ_１〜１１ａ_３に外接する仮想円錐面の傾斜角度及び環状突条１１ａ_３〜１１ａ_５に外接する仮想円錐面の傾斜角度は、円錐面１２ｂ，１２ｃより小さいものとなっている。

図２は、図１のピストン装置１０が組み込まれた油圧緩衝器の一部を示す断面図である。すなわち、上述の構成を備えるピストン装置１０は、図２に示されるような油圧緩衝器のシリンダ２０の内周に配置され、ピストン本体１１の結合孔１１ｃ（図１参照）において、ピストンロッド１３の端部に結合される。そしてこの油圧緩衝器は、車両走行時に生じる振動の入力によって、ピストンロッド１３と一体のピストン装置１０が、作動油を充填したシリンダ２０内で相対的に軸方向往復動することによって、オリフィス孔１１ｄを通る作動油の粘性抵抗等を利用して、前記入力振動に対する減衰力を発生させるものである。

そして、このようなピストン装置１０の軸方向往復動において、通常、ピストン軸受１２は、その最大径部である軸方向中間部１２ａでシリンダ２０の内周面と密接されることによって、滑り軸受としての機能と、ピストン本体１１とシリンダ２０との間で作動油をシールする機能を奏する。

図３は、図２の油圧緩衝器において、ピストン装置１０が偏荷重によって傾斜した状態を示す断面図である。すなわち、ピストン装置１０は、シリンダ２０とピストンロッド１３との間に偏荷重がかかることによって、図３に示されるように、シリンダ２０内で傾斜することがある。

そして上述の構成を備える実施の形態のピストン軸受１２によれば、シリンダ２０に対してピストン装置１０が図３に示される断面に沿って、相対的に傾斜した場合、シリンダ２０の内周面に対するピストン軸受１２の接触面は、図３における上半分に相当する半円周では、軸方向中間部１２ａからそれよりも小径となる一方の円錐面１２ｂ側へ偏在した部分へ移動し、図３における下半分に相当する半円周では、軸方向中間部１２ａからそれよりも小径となる他方の円錐面１２ｃ側へ偏在した部分へ移動することになる（図３の断面に対して９０度異なる位相で切断した断面上では、ピストン軸受１２の接触面は軸方向中間部１２ａから動かない）。このため、ピストン軸受１２の局部的な面圧の増大が緩和又は防止される。

また、例えば環状突条１１ａ_１〜１１ａ_５の外径が全て同等である場合を仮定すると、この場合は、図３の傾斜状態において、環状突条１１ａ_５の外周側よりも環状突条１１ａ_２，１１ａ_４の外周側でピストン軸受１２の圧縮率が大きくなる。しかしながら図示の形態によれば、ピストン本体１１の環状突条１１ａ_１〜１１ａ_５が、ピストン軸受１２の外周面の隆起形状と対応するように、その最大径部である軸方向中間部１２ａの内周に位置する環状突条１１ａ_３が最も大径で、軸方向両端に近いものほど小径になっているので、図３のように傾斜状態となった場合でも、シリンダ２０の内周面とピストン本体１１の各環状突条１１ａとの間で圧縮を受けるピストン軸受１２の圧縮率が均一化される。このため、局部的な面圧の増大が一層確実に緩和又は防止される。

なお上述の形態では、ピストン軸受１２の外周面は、最大径部である軸方向中間部１２ａの軸方向両側を円錐面１２ｂ，１２ｃとしたが、図１における点Ｐを中心とする球面状の湾曲面としても良い。

本発明に係るピストン軸受を備えるピストン装置を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。図１のピストン装置が組み込まれた油圧緩衝器の一部を示す断面図である。図２の油圧緩衝器において、ピストン装置が傾斜した状態を示す断面図である。従来のピストン軸受を備えるピストン装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。ピストン装置が偏荷重によって傾斜した状態を誇張して示す説明図である。ピストン軸受に損傷を生じた状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ピストン装置
１１ピストン本体
１１ａ（１１ａ_１〜１１ａ_５）環状突条
１１ｂ環状溝
１２ピストン軸受
１２ａ軸方向中間部
１２ｂ，１２ｃ円錐面
１３ピストンロッド
２０シリンダ

Claims

ピストン本体（１１）の外周面に、この外周面に形成された複数条の環状突条（１１ａ_１〜１１ａ_５）と嵌合した状態で装着された低摩擦合成樹脂からなるピストン軸受（１２）において、このピストン軸受（１２）の外周面は、軸方向中間部（１２ａ）が最も大径であって、そこから軸方向両側へ向けて漸次小径になるように傾斜又は湾曲した面（１２ｂ，１２ｃ）をなすことを特徴とするピストン軸受。
ピストン軸受（１２）の軸方向中間部（１２ａ）の内周に位置する環状突条（１１ａ_３）が最も大径であって、軸方向両端に近い環状突条ほど小径に形成されたピストン本体（１１）の外周面に装着されたことを特徴とする請求項１に記載のピストン軸受。